Ewolucja galaktyki: kosmiczny romans zapisany w gwiazdach

Międzynarodowy zespół astronomów wykonał krok naprzód w zrozumieniu ewolucji galaktyk, a tym samym opowiedział historię zapisaną w niebie.

Obraz galaktyki spiralnej NGC 4424 z zaznaczoną gromadą Nikhuli.
Źródło: NASA/ESA, Or Graur (University of Portsmouth), Adam Riess (Johns Hopkins University), Lisa Frattare (Space Telescope Science Institute)/NASA/ESA, Bogdan Ciambur (Paris Observatory), Alister Graham (Swinburne University of Technology).

Przez długi czas pozostawało tajemnicą, w jaki sposób niektóre galaktyki spiralne pozyskały swoją centralną czarną dziurę. Dzięki połączeniu obserwacji w zakresie promieniowania widzialnego i rentgenowskiego, astronomowie odkryli ślady tego, co prawdopodobnie było kiedyś małą galaktyką w kształcie kuli, która wpadła do galaktyki spiralnej i dostarczyła czarną dziurę mającą rozmiar uważany za odpowiedni.

Podobieństwo to nie umknęło uwadze głównego autora nowych badań, profesora Alistera Grahama z Centrum Astrofizyki i Superkomputerów w Swinburne.

Galaktyki mogą się wzajemne (grawitacyjnie) do siebie przyciągać. Ciało mniejszej galaktyki może z czasem zanikać, ale jej serce pozostaje nienaruszone, gdy wpada do większej galaktyki i staje się jej partnerem.

W tym przypadku sercem jest licząca milion gwiazd gromada, widziana dzięki Kosmicznemu Teleskopowi Hubble’a w pobliżu centrum galaktyki spiralnej NGC 4424.

Już wcześniej wiadomo było, że NGC 4424 wykazuje oznaki aktywności związane z minionym zdarzeniem połączenia. Mniej niż 500 milionów lat temu miało tam miejsce zdarzenie formowania się gwiazd. Wydaje się to być ważnym odkryciem dla zrozumienia wspólnej ewolucji czarnych dziur i galaktyk.

Jest to pierwsza galaktyka spiralna, w której znaleziono masywną czarną dziurę. Odkrycie to przyczynia się do lepszego zrozumienia, w jaki sposób czarne dziury powstają wewnątrz galaktyk spiralnych.

Astronomowie nieformalnie nazwali tę gromadę gwiazd „Nikhuli”. Słowo to pochodzi od plemienia Sumi z indyjskiego stanu Nagaland i oznacza okres świąteczny, w którym potomkowie łowców głów świętują i życzą sobie obfitych zbiorów. Słowo to wydało się astronomom odpowiednie, gdyż przestrzeń kosmiczną nazywają „polem” a ich odkrycie skupia się na tym, jak większa galaktyka zebrała plony z mniejszej galaktyki.

Co pokazują nam zdjęcia rentgenowskie
Profesor Roberto Soria z Chińskiej Akademii Nauk i współautor pracy, uzyskał zdjęcie z teleskopu Chandra pokazujące wysokoenergetyczne źródło promieniowania rentgenowskiego emanujące z rozciągniętej gromady gwiazd widocznej na zdjęciu z HST.

Prawdopodobnie obserwujemy aktywność wokół czarnej dziury w tym, co było centralnie położoną gromadą gwiazd w zapadającej się galaktyce – mówi Soria.

Chociaż znajduje się w odległości 50 milionów lat świetlnych, każdy metr kwadratowy Ziemi skąpany jest w promieniach rentgenowskich pochodzących z tej aktywnej czarnej dziury mniej więcej co 80 sekund. Gorący punkt promieniowania X znajduje się zaledwie 1300 lat świetlnych od centrum NGC 4424, galaktyki o średnicy około 60 000 lat świetlnych.

Główne ciało mniejszej galaktyki, w którym kiedyś znajdowała się gromada gwiazd, teraz przyczynia się do powstania wewnętrznego „zgrubienia” gwiazd powyżej i poniżej dysku galaktyki spiralnej, które zawiera poprzeczkę i spiralny wzór.

Rozszerzanie naszej wiedzy o Wszechświecie
Według najlepszych szacunków zespołu, masa czarnej dziury jest siedemdziesiąt tysięcy razy większa od masy naszego Słońca. Taka masa czyni z niej kandydatkę do w dużej mierze brakującej populacji czarnych dziur o masie pośredniej, czyli takich, które mają masy większe niż gwiazdy i mniejsze niż supermasywne czarne dziury znane z rezydowania w centrach olbrzymich galaktyk, takich jak M87, słynącej jako pierwsze w historii zdjęcie czarnej dziury, wykonane przez Teleskop Horyzontu Zdarzeń.

To samo w sobie jest ekscytujące – mówi Graham. Co więcej, ta masa jest na równi z tą, której można się spodziewać w centrum NGC 4424.

Być może jesteśmy świadkami mechanizmu dostarczania czarnych dziur do galaktyk spiralnych – mówi dr Ben Davis, współautor pracy z kampusu New York University w Abu Dhabi.

Co więcej, potencjalne kolizje z innymi czarnymi dziurami sprawiają, że jest to idealne miejsce do emisji fal grawitacyjnych o dużej długości, falujących w przestrzeni kosmicznej – mówi Davis.

Następny krok
Profesor Graham, profesor Soria i dr Davis są zdeterminowani, aby znaleźć więcej galaktyk zapadających się, które zawierają w swoim wnętrzu czarne dziury, by mogli odpowiedzieć na pytanie, jak czarne dziury powstają w galaktykach spiralnych.

Profesor Graham i dr Ben Davis są również członkami konsorcjum LISA (Laser Interferometer Space Antenna), którego anteny, wraz z chińską misją kosmiczną TianQin (天琴计划) pracują nad odkryciem zdarzeń związanych ze zderzeniami dużych czarnych dziur.

Opracowanie:
Agnieszka Nowak

Źródło:

Popularne posty z tego bloga

Czarna dziura wyrzuca gwiezdne szczątki

Astronomowie potwierdzają istnienie kosmicznej super-pustki, która podważa nasze rozumienie ciemnej energii

Astronomowie są świadkami, jak umierająca gwiazda osiąga swój koniec